钢—聚丙烯纤维混凝土在水工隧洞衬砌施工中的应用研究.pdf
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1、8 2 铁道建筑 Ra i l wa y En g i n e e r i n g 文 章编 号 : 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 0 8 2 0 3 钢一 聚丙烯纤维混凝土在水工隧洞衬砌施工中的应用研究 张有红 ( 中铁 十五局集 团 第六 工程 有限公 司 , 河南 洛 阳4 7 1 0 1 3 ) 摘要: 钢一 聚丙烯纤维混凝土有机结合 了钢纤维混凝土强度高与聚丙烯纤维混凝土耐久性好的优点, 在 复合材 料领 域 引起 广 泛的 关注 。然 而 , 对其 在水 工 隧洞喷 射衬 砌 施 工 中的应 用研 究还较 少。本 文 通过 试验研究了钢一 聚丙
2、烯纤维混凝土水泥浆含量、 钢纤维和聚丙烯纤维的掺 量对混凝土基本力学性能的 影 响 , 并结合 水布 垭导 流 隧洞工程 实际探 讨 了现 场施 工工 艺。 关键 词 : 钢一 聚 丙烯 纤维混 凝土 衬砌施 工技 术 中图分 类号 : T U 5 2 8 5 7 2 ; T V 6 7 2 1 文献标 识码 : A D O I : 1 0 3 9 6 9 i i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 3 0 8 2 6 钢 纤维 混凝 土作 为一种 传 统 的喷射衬砌 混凝 土材 料 , 有较高的早期强度 , 然而钢筋极容易锈蚀 , 这会严 重 影 响钢筋 混 凝 土 耐久
3、 性 。聚 丙 烯 纤 维 ( P P F ) 混 凝 土相 对 于钢纤 维混 凝 土 具 有 化学 稳 定 性 好 、 不 受 氯 离 子 侵蚀 、 重量 轻等 特点 。然而 , 聚丙 烯纤 维混凝 土 的 早 期 强度较 低 , 这对 隧道 喷 射衬 砌 施 工 不 利 。钢一 聚 丙烯 纤维混 凝 土是 由短钢 纤维 、 聚丙 烯纤 维 、 水 泥 、 砂 、 石 、 水 以及 必要 的外 加 剂 按一 定 比例 配 制 而成 的一 种 新型复合材料 , 充分发挥了聚丙烯纤维混凝土耐久性 好和钢纤维混凝土早期强度高的优点。因此 , 将其应 用于 地下 水丰 富 的水工 隧道 喷射衬 砌施
4、 工有 着重 要 的 工程价值和广泛的应用前景。 目前 , 对钢一聚丙烯纤维混凝土的研究 主要侧重 于其高温耐久性。如高丹盈和郑文 忠等 。 进行 了高 温下 的抗爆裂性 能试验研究 , 得 出体积掺量 2 的钢 纤维和 0 2 的 P P F可以有效 防止混凝土爆裂 , 高温 下立 方体 混 凝 土 的 抗 压 强 度 也 相 对 较 高 的 结 论 。权 莉 , 陶文祥 通过弯曲韧性试验发现在混凝土中掺人 钢纤维 和 聚丙 烯纤 维 后显 著提 高 了混 凝 土 的弯 曲 韧性 。 对钢一聚丙烯纤维混凝土的研究多集 中在室内的 力 学特 性研 究 , 而对 其 在 工 程 中 的应 用 研
5、 究较 少 。 本 文结合水布垭导流 隧洞 , 对钢一聚丙烯纤维混凝土水 泥浆含量、 钢纤维和聚丙烯纤维的合理掺量及其对混 凝 土基 本力 学性 能 的影 响 进 行研 究 , 并对 现 场 施 工 工 艺 进行 探讨 。 收稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 2 1 0; 修回 E l 期 : 2 0 1 3 0 4 2 0 作 者简 介: 张有红 ( 1 9 7 5 一) , 男 , 安徽怀宁人 , 高级工程 师, 硕士 。 1 室 内强度试验 1 1 原料 水泥 采用 3 2 5级 普通 硅 酸 盐 水 泥 。粗 骨 料 采 用 工地 附近 石 料 厂 生产 的机 制 碎石 , 碎 石
6、粒 径 为 52 0 m m, 最 大粒 径 不 大 于 2 0 m m。细 骨 料 采 用 天 然 中粗 砂 。钢纤 维为 高强 带钩纤 维 , 长 2 5 mm, 直径 0 4 mm, 抗 拉强度 不 小 于 3 8 0 MP a 。聚 丙 烯 纤 维 长 1 9 mm, 抗 拉 强度 3 5 0 MP a , 弹性模 量 3 5 0 0 MP a 。 1 2试 验方 法 按 普通混凝土长期性能和耐久 性能试 验方法 ( G B J 8 2 8 5 ) 及 公路工程水泥及水泥混凝土试验规 程 ( J T G E 3 0 -2 0 0 5 ) 进行。 1 2 1 力 学性 能试验 本 文 首
7、先进 行钢一 聚丙 烯纤 维混 凝土 的抗 压 和抗 折试 验 , 按 照规 范 中 的要 求 来测 试钢 一 聚丙 烯 纤 维 混 凝土 的抗 压强度 和抗 折强 度 。抗 压试 验试 样 尺寸 1 5 0 m m x 1 5 0 m m1 5 0 m m, 试件养 护 2 4 h后脱模 , 在标 准养 护条 件 ( 温 度 ( 2 0 3 ) o C, 相 对 湿 度不 小 于 9 0 ) 下养 护 , 进 行 7 d , 2 8 d和 6 0 d强度试 验 。抗折 强度 试 验采 用 1 5 0 m m1 5 0 m m 5 5 0 mm 棱柱 体试 件 , 试 件 2 4 h后脱 模
8、, 在 标 准养 护 条 件 下 养 护 , 进 行 7 d 、 2 8 d 和 6 0 d抗折强度试验。不同掺量( 体积率) 钢一聚丙 烯纤维混凝土的配合比见表 1 。 1 2 2抗 渗性 能试 验 此组试件分为 A, B, C , D 4 组。其 中 A为未掺加 钢一聚丙烯纤维 , B组中掺入 0 1 5 的聚丙烯纤维 , D 组 中掺人 0 2 0 的钢纤 维 , c组 掺 人 了 0 1 5 聚 丙烯 纤 维和 0 2 0 钢 纤维 。 2 0 1 3年第 8 期 张有红 : 钢一 聚丙 烯纤维混凝土在水工 隧洞衬砌施 工中的应用研究 8 3 表 1 不同掺量钢一 聚丙 烯纤维混凝土的
9、试验 配合 比 注 : 试验材料用量 之 比为水: 水泥 : 砂 : 豆石 : 减水 剂 =2 1 2 4 70: 1 0 06: 6 6 7: 1 2 8。 1 ) 试 件要 求 。采用 顶 面直 径为 1 7 5 m m, 底 面直 径 为 1 8 5 m m, 高度 1 5 0 m m的圆柱体试件。每组 6个试 件 , 成型后拆模 。用钢丝刷刷去两端面的水泥浆 , 放人 标 准养 护 室养 护 至龄期 进行 试 验 。 2 ) 主要设备 。抗渗仪和加压装置。 3 ) 试验 步骤 。 试 验 前 1 d取 出试 件 , 在烘 箱 中 以 5 0 6 O c I = 温度烘干。将试件套连同试
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- 聚丙烯纤维 混凝土 水工 隧洞 衬砌 施工 中的 应用 研究
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